如果你有關(guān)注RISC-V開源處理器的發(fā)展，想必也沒有錯過中科院發(fā)布的高性能開源處理器“香山”這一重磅新聞。早在該處理器第一版微架構(gòu)“雁棲湖”的介紹中，香山團(tuán)隊就特地感謝了對開發(fā)給予強(qiáng)力支持的北京微核芯公司，而在第二版微架構(gòu)“南湖”的開發(fā)中，微核芯也同樣參與其中。

這個名字可能對大家來說有些陌生，從其公司介紹來看，微核芯成立于2020年4月，主要從事RISC-V開源高性能通用CPU芯片的研發(fā)和銷售。在今年的RISC-V中國峰會上，微核芯更是表示在今年高性能處理器平臺的設(shè)計水平對標(biāo)ARM的服務(wù)器端處理器核，2023年對標(biāo)蘋果M1的高端桌面處理器核，2024年追平當(dāng)前國際主流處理器核性能水平。

這對任何公司來說都不是一個小目標(biāo)，更別說做開源處理器了，電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪了微核芯創(chuàng)始人郇丹丹女士，從她那了解到了微核芯敢放出這等“狠話”的底氣。

“開源”和“高性能”

微核芯參與了香山處理器兩個版本的合作開發(fā)，而自己將要推出的高性能處理器核心，也是走的開源路線。固然RISC-V作為一個開源指令集，RISC-V國際基金會的成員們也或多或少參與了RISC-V開源生態(tài)的建設(shè)，但市面上不少RISC-V公司都是走的閉源自研核心路線，微核芯卻選擇了開源。

郇丹丹表示，微核芯從創(chuàng)立定位的方向就是開源高性能通用處理器領(lǐng)域，希望突破過去傳統(tǒng)（閉源）CPU發(fā)展模式，能夠?qū)⑦^去曲高和寡的高性能CPU技術(shù)與行業(yè)應(yīng)用深度結(jié)合，帶動各個行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，走出一條全新的CPU發(fā)展之路。

微核芯堅持的“開源”不僅指基于RISC-V開源指令集設(shè)計高性能處理器，還會更進(jìn)一步，將研發(fā)的高性能處理器設(shè)計平臺向全球開源。郇丹丹認(rèn)為，開源處理器如果只開源指令集并不能對于產(chǎn)業(yè)提供足夠的幫助，只有開源處理器設(shè)計及相關(guān)實現(xiàn)技術(shù)才能夠真正給產(chǎn)業(yè)界帶來價值。

她解釋道：“我們之所以與計算所包云崗老師合作香山，是因為我們團(tuán)隊擁有超過20年的高性能CPU研發(fā)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，雙方能夠在產(chǎn)業(yè)與科研結(jié)合方面優(yōu)勢互補(bǔ)，也希望能夠在CPU領(lǐng)域建立一個全新的基于開源的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。”

RISC-V的服務(wù)器市場

在ARM對Neoverse核心的推進(jìn)下，目前數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始頻繁出現(xiàn)ARM的身影，反觀RISC-V在服務(wù)器市場卻少有動靜。即便如此，微核芯有信心推出對標(biāo)ARM Neoverse的RISC-V處理器核心，那么從服務(wù)器生態(tài)角度來看，RISC-V真有能與x86、ARM一戰(zhàn)之力了嗎？

RISC-V目前在服務(wù)器市場才開始起步，但郇丹丹指出，目前微核芯與其的合作伙伴對于RISC-V在服務(wù)器領(lǐng)域的應(yīng)用具有強(qiáng)烈的信心，而且已經(jīng)聚焦于某些應(yīng)用領(lǐng)域展開深入合作。x86、ARM在服務(wù)器領(lǐng)域提供通用芯片服務(wù)，而RISC-V作為新興的開源指令集能夠協(xié)助用戶企業(yè)根據(jù)不同的應(yīng)用場景進(jìn)行定向的改進(jìn)和優(yōu)化，提供領(lǐng)域內(nèi)最優(yōu)的軟硬件協(xié)同解決方案。

目前RISC-V在服務(wù)器市場的軟件生態(tài)方面還存在一定的劣勢和不足，但RISC-V的生態(tài)發(fā)展非常迅猛，已經(jīng)吸引了眾多研究和產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊參與其中。郇丹丹相信未來在云計算平臺上，x86、ARM、RISC-V并不存在誰替代誰，三方可以優(yōu)勢互補(bǔ)。

即便ARM已經(jīng)給出了Neoverse這樣現(xiàn)成的方案，但還是有不少的廠商轉(zhuǎn)向自研核心，RISC-V并沒有所謂的“公版”方案，在開辟服務(wù)器市場后，勢必會出現(xiàn)百花齊放的局面。

郇丹丹表示，首先，市場上真正能夠自研ARM Neoverse級別的服務(wù)器CPU核的團(tuán)隊和企業(yè)并不多，更多的還是采用ARM的處理器核IP集成外圍接口形成所謂“自研”的服務(wù)器CPU芯片。而RISC-V在服務(wù)器領(lǐng)域必然會走與領(lǐng)域應(yīng)用相結(jié)合的技術(shù)路線，以凸顯RISC-V開源的價值，這也是微核芯的市場定位。她相信未來也會有更多的企業(yè)進(jìn)入這個領(lǐng)域和市場，共同進(jìn)步、共同開發(fā)。

對標(biāo)ARM、蘋果的底氣

從2020年的成立時間來看，微核芯還是一家年輕的初創(chuàng)公司，那么它又有何底氣來叫板ARM、蘋果的旗艦處理器產(chǎn)品，甚至號稱未來追上主流處理器水平呢？這都要歸功于微核芯的技術(shù)團(tuán)隊。

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微核芯創(chuàng)始人郇丹丹

郇丹丹對微核芯技術(shù)團(tuán)隊充滿了信心，這是因為其創(chuàng)始人都是來自計算所龍芯團(tuán)隊的核心成員，在高性能通用處理器領(lǐng)域擁有超過20年研發(fā)、量產(chǎn)和市場推廣經(jīng)驗，也都獲得過國家級科技獎勵。

微核芯團(tuán)隊在芯片設(shè)計上擁有獨到的架構(gòu)優(yōu)化與工藝演進(jìn)協(xié)同能力。同時，微核芯團(tuán)隊具有面向?qū)ｍ楊I(lǐng)域的架構(gòu)優(yōu)化能力，也就是架構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用需求結(jié)合的能力。微核芯團(tuán)隊在與用戶應(yīng)用相結(jié)合完成高性能處理器設(shè)計和量產(chǎn)方面擁有閉環(huán)的經(jīng)驗。

郇丹丹這樣說道：“商業(yè)模式上，我們是開源的商業(yè)模式，協(xié)同用戶企業(yè)共同完成生態(tài)構(gòu)建和開拓，所以我們將人才、資源充分聚焦于處理器平臺本身的設(shè)計和性能的持續(xù)提升。技術(shù)上，我們在RISC-V高性能芯片開發(fā)中已經(jīng)建立了整套涵蓋芯片研制全過程的敏捷開發(fā)流程。一方面快速迭代開源處理器平臺，不斷把與用戶的合作基礎(chǔ)墊高，另一方面把RISC-V與用戶需求緊密結(jié)合的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，通過快速迭代、快速反饋、快速交付，縮短用戶從需求提出到獲得芯片的時間。實現(xiàn)上，我們最大程度結(jié)合架構(gòu)與工藝，采用更為先進(jìn)激進(jìn)的實現(xiàn)手段，確保性能和主頻的同步提升。”

行業(yè)趨勢下的RISC-V

事實上，無論是x86還是ARM，也都紛紛開始順應(yīng)當(dāng)下的一些技術(shù)趨勢，比如Chiplet、UCIe等互聯(lián)技術(shù)，RISC-V是否也能在這樣的趨勢下受益，成了不少人關(guān)心的問題。郇丹丹認(rèn)為Chiplet、UCIe這些技術(shù)主要解決的是芯片的互連問題，將規(guī)模過大的芯片能夠劃分為小規(guī)模芯片，提高良率降低成本，但這些技術(shù)解決不了處理器本身是否能夠滿足客戶潛在需求的問題。

RISC-V作為一個新興的開源指令集，不受任何商業(yè)企業(yè)所控制，降低了非商業(yè)因素對于RISC-V產(chǎn)業(yè)發(fā)展的干擾。開源的RISC-V能夠與用戶企業(yè)的應(yīng)用深度結(jié)合，用戶企業(yè)基于自身發(fā)展的自主性和安全性考慮也更愿意擁抱開源的RISC-V。因此，RISC-V在互聯(lián)生態(tài)下能夠更加適應(yīng)未來多變復(fù)雜的市場需求。同時，微核芯也看好RISC-V與Chiplet、UCIe這些新興技術(shù)的結(jié)合。這些新技術(shù)的引入能夠更好地滿足用戶企業(yè)的需求，并快速地推出芯片產(chǎn)品。郇丹丹透露，微核芯也已經(jīng)與用戶在這些領(lǐng)域展開合作。

半導(dǎo)體行業(yè)的另一大趨勢就是制造工藝發(fā)展速度的放慢，這對于x86和ARM來說都是如此，而RISC-V作為后來者，可否從架構(gòu)創(chuàng)新上實現(xiàn)彎道超車呢？

郇丹丹回答：“所謂架構(gòu)創(chuàng)新的本質(zhì)就是與用戶需求的深度結(jié)合，做出最符合用戶應(yīng)用的新型處理器架構(gòu)。從技術(shù)角度來說，RISC-V和x86、ARM指令集沒有本質(zhì)區(qū)別，重要的是如何能夠與用戶進(jìn)行深度結(jié)合，共同發(fā)展，以適應(yīng)未來整個互聯(lián)網(wǎng)和云計算生態(tài)的進(jìn)步。當(dāng)前中國面對美國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的限制和封鎖，更是中國RISC-V的發(fā)展機(jī)遇。”

她也對國內(nèi)的半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)展發(fā)表了自己的看法：“工藝發(fā)展速度變慢以及中國能夠使用的工藝受限于國際大環(huán)境，可能只能使用落后國際先進(jìn)工藝兩三代以上的工藝線。對于高性能處理器芯片設(shè)計來說，難度在于必須基于此前提來滿足日益增長的性能及市場需求，芯片設(shè)計企業(yè)就必須從根本上解決問題，從市場需求出發(fā)不斷打磨芯片設(shè)計和實現(xiàn)的能力。微核芯的思路是：通過與用戶行業(yè)應(yīng)用深度結(jié)合，共同定義設(shè)計和研發(fā)高性能芯片。

過去近二十年的行業(yè)經(jīng)驗告訴我們：在特定行業(yè)的專用領(lǐng)域?qū)ｍ椥阅芊矫妫幢闶褂孟鄬Σ粔蛳冗M(jìn)的工藝，也完全有可能以相對低的代價和成本實現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)絕對性能的超越。結(jié)合行業(yè)應(yīng)用的高性能自主可控供應(yīng)鏈芯片對于國內(nèi)新興的芯片企業(yè)是非常好的機(jī)遇。微核芯技術(shù)團(tuán)隊有過成功案例，我們在高性能通用處理器的基礎(chǔ)上擴(kuò)展專用向量指令和數(shù)據(jù)傳輸模式，與高性能函數(shù)庫結(jié)合，針對行業(yè)應(yīng)用從最底層定向優(yōu)化處理器微架構(gòu)，從而實現(xiàn)了在落后一兩代工藝平臺上達(dá)成超越國外芯片2倍以上性能的高難度目標(biāo)。正是基于這些經(jīng)歷和經(jīng)驗，我們才有了這些領(lǐng)悟與認(rèn)識。”

她也指出了RISC-V與x86和ARM的區(qū)別所在，比如RISC-V平臺非常適合與企業(yè)應(yīng)用進(jìn)行深度結(jié)合，徹底實現(xiàn)了用戶能夠自主掌握自己對于未來軟硬件架構(gòu)定義的權(quán)力。x86用戶只能選擇芯片種類，可選范圍相對狹窄；ARM用戶可以選擇處理器核IP和外圍接口IP做SoC芯片，具備了一定的芯片定義能力，但受限于商業(yè)IP的發(fā)展和進(jìn)步；而RISC-V的優(yōu)勢則在于：用戶能夠基于開源指令集和開源處理器平臺自主定義最符合自身需求和發(fā)展的軟硬件平臺。RISC-V可以與用戶企業(yè)應(yīng)用深度結(jié)合，以盡量低的代價滿足系統(tǒng)需求，并實現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)的絕對性能超越。這一點也是RISC-V產(chǎn)業(yè)發(fā)展與x86、ARM差異的核心所在。

半導(dǎo)體人才短缺與產(chǎn)學(xué)研合作

無論是半導(dǎo)體的哪個環(huán)節(jié)，EDA、生產(chǎn)制造還是芯片設(shè)計，都存在人才短缺的問題，這在高性能處理的研發(fā)上尤為明顯。郇丹丹指出，這與當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)尤其是高性能處理器設(shè)計門檻過高，導(dǎo)致我國大學(xué)無法開展與此相關(guān)的教學(xué)與研究密切相關(guān)。我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的“卡脖子”問題背后更深層次就是優(yōu)秀人才短缺的難題。
而微核芯的看法是，開源是加速優(yōu)秀芯片人才培養(yǎng)的有效方案。開源模式代表開放，開源可以讓大家都可以參與到處理器的設(shè)計中，讓通用處理器芯片不再是一顆高高在天花板上的不可企及的明珠。開源處理器可以讓更多的技術(shù)人員接觸到高性能處理器的開發(fā)，讓芯片工程師、高校、科研院所的科研人員、學(xué)生有可以利用的開源高性能處理器作為設(shè)計和評估的平臺，從而帶動處理器領(lǐng)域的創(chuàng)新活力，為我國處理器企業(yè)源源不斷的輸出優(yōu)秀的人才。

RISC-V作為一個開源指令集，在商用市場逐漸普及的同時，也催生了一個良好的產(chǎn)學(xué)研關(guān)系，尤其是中國。郇丹丹說道：“在過去的處理器生態(tài)體系中，國內(nèi)更多的是用芯片或用IP，對于掌握在一家或幾家商業(yè)公司手里的指令集來說，例如x86、ARM等，沒有辦法給指令集的發(fā)展和演進(jìn)提供反饋，所以很難形成產(chǎn)學(xué)研深入合作的關(guān)系，RISC-V能夠突破這個問題。

目前在國家政策的支持下，產(chǎn)業(yè)界、高校、科研院所廣泛交流、深度合作，中國的開源RISC-V的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系正在迅速形成和發(fā)展，共同為RISC-V生態(tài)做貢獻(xiàn)。各方從實際產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，結(jié)合國家的戰(zhàn)略需求，對需要解決的RISC-V共性問題進(jìn)行分解立項，通過項目合作聯(lián)合解決這些共性問題，解放生產(chǎn)力，形成產(chǎn)業(yè)上的合力。”

寫在最后

在筆者看來，歷史上并非沒有開源指令集的出現(xiàn)，但能與商用閉源指令集在各個領(lǐng)域都有一拼之力的，卻只有RISC-V一個。也許你會說微核芯或香山這樣走開源高性能處理器的路線少了商業(yè)價值，但郇丹丹女士對這些疑問給出了最合理的解釋。

她答道：“開源的邏輯即先‘舍’后‘得’，只有越舍才越有價值，開源足夠高質(zhì)量、高性能的處理器，最終得到的商業(yè)價值和社會影響力也才越大。因此，我們的商業(yè)思路是：通過開源高性能處理器設(shè)計來凝聚用戶，以設(shè)計和銷售高性能處理器芯片產(chǎn)品實現(xiàn)企業(yè)的高速發(fā)展，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)建設(shè)。”